Диметилсульфат - Dimethyl sulfate

Диметилсульфат
Диметилсульфат.svg
Диметилсульфат -Molecule-3D-balls-by-AHRLS-2012.png
Имена
Другие имена
Диметилсульфат; Диметиловый эфир серной кислоты; меня2ТАК4; ДМСО4; Диметиловый эфир серной кислоты; Метилсульфат
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.000.963 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
Характеристики
C2ЧАС6О4S
Молярная масса126,13 г / моль
ВнешностьБесцветная маслянистая жидкость
Запахслабый, похожий на лук[1]
Плотность1,33 г / мл, жидкость
Температура плавления -32 ° С (-26 ° F, 241 К)
Точка кипения 188 ° С (370 ° F, 461 К) (разлагается)
Реагирует
РастворимостьМетанол, дихлорметан, ацетон
Давление газа0,1 мм рт. Ст. (20 ° C)[1]
-62.2·10−6 см3/ моль
Опасности
Главный опасностиЧрезвычайно токсичный, контактный, опасность вдыхания, коррозионный, экологический, канцерогенный, мутагенный
R-фразы (устарело)R45, R25, R26, R34,
R43, R68
S-фразы (устарело)S53, S45, S30, S60, S61
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания 83 ° С; 182 ° F; 356 К [1]
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
8,6 частей на миллион (крыса, 4 часа)
75 частей на миллион (морская свинка, 20 мин)
53 ppm (мышь)
32 частей на миллион (морская свинка, 1 час)[2]
97 частей на миллион (человек, 10 мин)[2]
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 1 ppm (5 мг / м3) [кожа][1]
REL (Рекомендуемые)
Са TWA 0,1 ppm (0,5 мг / м3) [кожа][1]
IDLH (Непосредственная опасность)
Ca [7 частей на миллион][1]
Родственные соединения
Родственные соединения
Диэтилсульфат, метилтрифлат, диметилкарбонат
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверятьY проверять (что проверятьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Диметилсульфат это химическое соединение с формула (CH3O)2ТАК2. Поскольку диэфир из метанол и серная кислота, его формула часто записывается как (CH3 )2ТАК4 или я2ТАК4, где CH3 или я метил. меня2ТАК4 в основном используется как метилирующий агент в органический синтез.

меня2ТАК4 бесцветный маслянистый жидкость с легким запахом лука (хотя его запах означает значительное воздействие). Как и все сильные алкилирующие агенты, Мне2ТАК4 чрезвычайно токсичный. Его использование в качестве лабораторного реактива было в некоторой степени заменено метилтрифлат, CF3ТАК3CH3, метиловый эфир трифторметансульфоновая кислота.

История

Диметилсульфат был открыт в начале 19 века в неочищенной форме.[3] Позже П. Клаессон подробно изучил его приготовление.[4][5]Он использовался в химической войне во время Первой мировой войны.[6][7]

Производство

Диметилсульфат можно синтезировать в лаборатории множеством различных методов,[8] простейший из них - этерификация серная кислота с метанол:[требуется разъяснение ]

2 канала3ОН + Н2ТАК4 → (CH3)2ТАК4 + 2 часа2О

Другой возможный синтез включает дистилляцию метилгидросульфата:[5]

2 канала3HSO4 → H2ТАК4 + (CH3)2ТАК4

Метилнитрит и метилхлорсульфонат также приводят к диметилсульфату:[5]

CH3ONO + (CH3) OSO2Cl → (CH3)2ТАК4 + NOCl

меня2ТАК4 выпускается серийно с 1920-х годов. Обычный процесс - это непрерывная реакция диметиловый эфир с триоксид серы.[9]

(CH3)2O + SO3 → (CH3)2ТАК4

Использует

Диметилсульфат наиболее известен как реагент для метилирование из фенолы, амины, и тиолы. Одна метильная группа передается быстрее, чем вторая. Предполагается, что перенос метила происходит через SN2 реакция. По сравнению с другими метилирующими агентами, диметилсульфат предпочитается в промышленности из-за его низкой стоимости и высокой реакционной способности.

Метилирование кислородом

Чаще всего я2ТАК4 используется для метилирования фенолов. Некоторые простые спирты также подходящим образом метилированы, как показано превращением терт-бутанол к трет-бутилметиловый эфир:

2 (CH3)3COH + (CH3O)2ТАК2 → 2 (CH3)3COCH3 + H2ТАК4

Алкоксидные соли быстро метилируются:[10]

RO− Na+ + (CH3O)2ТАК2 → РОЧ3 + Na (CH3)ТАК4

Метилирование сахара называется Метилирование Хаворта.[11]

Метилирование аминным азотом

меня2ТАК4 используется для приготовления обоих четвертичный аммоний соли или третичные амины:

C6ЧАС5CH = NC4ЧАС9 + (CH3O)2ТАК2 → С6ЧАС5CH = N+(CH3) C4ЧАС9 + CH3OSO3−

Кватернизованные жирные аммониевые соединения используются в качестве поверхностно-активного вещества или смягчителей тканей. Метилирование с образованием третичного амина показано как:[10]

CH3(C6ЧАС4) NH2 + (CH3O)2ТАК2 (в NaHCO3 водн.) → CH3(C6ЧАС4) N (CH3)2 + Na (CH3)ТАК4

Метилирование серы

Подобно метилированию спиртов, соли меркаптида легко метилируются Me.2ТАК4:[10]

RS−Na+ + (CH3O)2ТАК2 → РСЧ3 + Na (CH3)ТАК4

Пример:[12]

p-CH3C6ЧАС4ТАК2Na + (CH3O)2ТАК2 → p-CH3C6ЧАС4ТАК2CH3 + Na (CH3)ТАК4

Этот метод был использован для приготовления тиоэфиров:

RC (O) SH + (CH3O)2ТАК2 → RC (O) S (CH3) + HOSO3CH3

Реакции с нуклеиновыми кислотами

Диметилсульфат (ДМС) используется для определения вторичная структура из РНК. При нейтральном pH DMS метилирует неспаренные остатки аденина и цитозина на их канонических сторонах Ватсона-Крика, но не может метилировать нуклеотиды, спаренные по основанию. Используя метод, известный как DMS-MaPseq,[13] РНК инкубируют с DMS для метилирования неспаренных оснований. Затем РНК подвергается обратной транскрипции; то обратная транскриптаза часто добавляет неправильное основание ДНК, когда встречает метилированное основание РНК. Эти мутации можно обнаружить с помощью последовательность действий, и предполагается, что РНК является одноцепочечной по основаниям с частотой мутаций выше фоновой.

Диметилсульфат может влиять на специфическое для оснований расщепление ДНК, атакуя имидазол кольца присутствуют в гуанине.[14] Диметилсульфат также метилирует аденин в одноцепочечных частях ДНК (например, с белки подобно РНК-полимераза прогрессивное плавление и повторный отжиг ДНК). При повторном отжиге эти метильные группы мешают образованию пары оснований аденин-гуанин. Нуклеаза S1 затем можно использовать для разрезания ДНК на одноцепочечные участки (в любом месте с метилированным аденином). Это важный метод анализа взаимодействий белок-ДНК.

Альтернативы

Хотя диметилсульфат очень эффективен и доступен, его токсичность побудила использовать другие метилирующие реагенты. Метилиодид представляет собой реагент, используемый для О-метилирования, как диметилсульфат, но менее опасен и более дорог.[12] Диметилкарбонат, который менее реактивен, имеет гораздо более низкую токсичность по сравнению с диметилсульфатом и йодистым метилом.[15] Высокое давление можно использовать для ускорения метилирования диметилкарбонатом. В общем, токсичность метилирующих агентов коррелирует с их эффективностью в качестве реагентов переноса метила.

Безопасность

Диметилсульфат - это канцерогенный[9] и мутагенный, очень ядовитый, разъедающий, и экологически опасный.[16] Диметилсульфат всасывается через кожу, слизистые оболочки и желудочно-кишечный тракт и может вызывать замедленную реакцию дыхательных путей со смертельным исходом. Часто встречается глазная реакция. Нет сильного запаха или немедленного раздражения, предупреждающих о смертельной концентрации в воздухе. В LD50 (острый, пероральный) составляет 205 мг / кг (крыса) и 140 мг / кг (мышь), а LC50 (острый) составляет 45 частей на миллион / 4 часа (крыса).[17] Давление пара 65 Па.[18] достаточно велика, чтобы вызвать смертельную концентрацию в воздухе за счет испарения при 20 ° C. Отсроченная токсичность позволяет произойти потенциально смертельному воздействию до появления каких-либо предупреждающих симптомов.[16] Симптомы могут проявиться через 6–24 часа. Концентрированные растворы оснований (аммиак, щелочи) могут использоваться для гидролиза незначительных разливов и остатков на загрязненном оборудовании, но реакция может стать бурной с большим количеством диметилсульфата (см. ICSC). Хотя соединение гидролизуется, нельзя предполагать, что обработка водой обеззараживает диметилсульфат.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0229". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ а б «Диметилсульфат». Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Dumas, J .; Пелиго, Э. (1835). "Mémoire sur l'esprit de bois et sur les divers composés ethérés qui en proviennent" [Воспоминания о древесном спирте [т.е. метаноле] и о различных эфирных соединениях, которые из него происходят]. Annales de Chimie et de Physique. 2-я серия (на французском языке). 58: 5–74.
  4. ^ Клаэссон, Питер (1879). "Ueber die Neutralen und Sauren Sulfate des Methyl- und Aethylalkohols" [О нейтральных и кислых сульфатах метилового и этилового спирта]. Journal für praktische Chemie. 2-я серия (на немецком языке). 19: 231–265. Дои:10.1002 / prac.18790190123.
  5. ^ а б c Сутер, К. М. (1944). Органическая химия серы: соединения четырехвалентной серы. Джон Вили и сыновья. С. 49–53. LCCN  44001248.
  6. ^ «Диметилсульфат 77-78-1». EPA.
  7. ^ «Факты о яде: низкое содержание химических веществ: диметилсульфат». Больница Канзасского университета.
  8. ^ Ширли, Д. А. (1966). Органическая химия. Холт, Райнхарт и Уинстон. п. 253. LCCN  64010030.
  9. ^ а б «Диметилсульфат CAS № 77-78-1» (PDF). 12-й доклад о канцерогенных веществах (RoC). Министерство здравоохранения и социальных служб США. 2011.
  10. ^ а б c "Информация о продукте Dupont". Архивировано из оригинал на 2008-11-19. Получено 2006-05-08.
  11. ^ У. Н. Хаворт (1915). «III. Новый метод получения алкилированных сахаров». Журнал химического общества, Сделки. 107: 8–16. Дои:10.1039 / CT9150700008.
  12. ^ а б Fieser, L.F .; Физер М. (1967). Реагенты для органического синтеза. Джон Вили и сыновья. п.295. ISBN  9780471258759.
  13. ^ Зубрадт, Меган; Гупта, Паромита; Персад, Ситара; Ламбовиц, Алан; Вайсман, Джонатан; Рускин, Сильви (2017). «DMS-MaPseq для полногеномного или целевого исследования структуры РНК in vivo». Методы природы. 14 (1): 75–82. Дои:10.1038 / nmeth.4057. ЧВК  5508988. PMID  27819661.
  14. ^ Streitwieser, A .; Хиткок, К. Х.; Косовер, Э. М. (1992). Введение в органическую химию (4-е изд.). Макмиллан. п.1169. ISBN  978-0024181701.
  15. ^ Shieh, W. C .; Dell, S .; Репик, О. (2001). «1,8-Диазабицикло [5.4.0] ундец-7-ен (DBU) и ускоренная микроволнами зеленая химия в метилировании фенолов, индолов и бензимидазолов диметилкарбонатом». Органические буквы. 3 (26): 4279–4281. Дои:10.1021 / ol016949n. PMID  11784197.
  16. ^ а б Rippey, J. C. R .; Столлвуд, М. И. (2005). «Девять случаев случайного воздействия диметилсульфата - потенциального химического оружия». Журнал неотложной медицины. 22 (12): 878–879. Дои:10.1136 / emj.2004.015800. ЧВК  1726642. PMID  16299199.
  17. ^ «Паспорт безопасности материала - Диметилсульфат MSDS». Научная лаборатория. Архивировано из оригинал на 2012-04-06. Получено 2011-10-02.
  18. ^ ICSC

внешняя ссылка